JP2004047446A - 発光装置およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ソース領域またはドレイン領域12b、13b、14bに達するコンタクトホールを形成した後、層間絶縁膜20上に上端部に曲面を有する感光性の有機絶縁物材料から成る層間絶縁膜21を形成し、さらに、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜22を積層する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に有機化合物を含む膜(以下、「有機化合物を含む層」と記す)を設けた素子に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を用いた発光装置及びその作製方法に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【0002】
【従来の技術】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【0003】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【0004】
なお、有機化合物を有する発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。発光素子の発光機構は、一対の電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【0005】
このような発光素子をマトリクス状に配置して形成された発光装置には、パッシブマトリクス駆動(単純マトリクス型)とアクティブマトリクス駆動(アクティブマトリクス型)といった駆動方法を用いることが可能である。しかし、画素密度が増えた場合には、画素(又は1ドット)毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
【0006】
アクティブマトリクス型発光装置は、光の放射方向で2通りの構造が考えられる。一つは、EL素子から発した光が対向基板を透過して放射されて観測者の目に入る構造(下面出射型)である。この場合、観測者は対向基板側から画像を認識することができる。もう一つは、EL素子から発した光が素子基板を透過して放射されて観測者の目に入る構造(上面出射型)である。この場合、観測者は素子基板側から画像を認識することができる。
【0007】
また、発光素子の中心とも言える有機化合物層(厳密には発光層)となる有機化合物は、低分子系材料と高分子系(ポリマー系)材料とがそれぞれ研究されているが、低分子系材料よりも取り扱いが容易で耐熱性の高い高分子系材料が注目されている。
【0008】
なお、これらの有機化合物の成膜方法には、蒸着法、スピンコーティング法、インクジェット法といった方法が知られているが、高分子系材料を用いてフルカラー化を実現させるための方法としては、スピンコーティング法やインクジェット法が特に良く知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
有機化合物を有する発光素子の最大の課題は、信頼性(長寿命化)であり、様々な要因によって劣化しやすいという欠点を有している。
【0010】
そこで、本発明では、アクティブマトリクス型発光装置の作製方法を提供し、且つ、信頼性の高いアクティブマトリクス型発光装置の構造を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明の構成1は、
絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、有機絶縁膜と該有機絶縁膜を覆う無機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と前記有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機絶縁膜の上端部に沿って前記無機絶縁膜は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有していることを特徴とする発光装置である。
【0012】
上記構成1により有機絶縁膜の表面は平坦となるため、第1の電極の表面を平坦とすることができ、EL素子のショートを防止する。無機絶縁膜を設けることによって、EL素子からの不純物拡散をブロックしてTFTを保護し、さらに有機絶縁膜からの脱ガスを防ぐ。また、無機絶縁膜を設けることによって、第1の電極をエッチングする際、有機絶縁膜がエッチングされるのを防いでいる。また、前記無機絶縁膜に曲率半径を有する曲面を持たせることによりソース電極やドレイン電極のカバレッジを良好なものとしている。また、エッチング処理を複数回行い、前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と前記有機絶縁膜の側面とで段差を生じさせ、コンタクトホール形成の際、TFTへダメージを与えないようにしている。また、第1の電極の端部を覆う絶縁物に曲率半径を有する曲面を持たせることによりEL層のカバレッジを良好なものとし、シュリンクなどを抑制している。
【0013】
また、薄膜トランジスタを覆う無機絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する構成としてもよく、他の発明の構成2は、
絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機絶縁膜の上端部は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有していることを特徴とする発光装置である。
【0014】
上記構成2により有機絶縁膜の表面は平坦となるため、第1の電極の表面を平坦とすることができ、EL素子のショートを防止する。また、TFTの活性層に近い箇所に無機絶縁膜を設けることによって、EL素子からの不純物拡散をブロックしてTFTを効果的に保護している。また、水素を拡散するための無機絶縁膜と、EL素子からの不純物拡散をブロックするための無機絶縁膜とを接するように積層している。
【0015】
上記各構成において、前記画素部は、図1〜図5に示したように、第1の電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを有し、該薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域に接する配線は、前記第1の電極の一部と接して前記第1の電極上に設けられていることを特徴としている。この場合、配線形成後に第1の電極を形成している。或いは、上記各構成において、前記画素部は、図6〜図8に示したように第1の電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを有し、前記第1の電極は、前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域に接する配線の一部と接して該配線上に設けられていることを特徴としている。この場合、配線形成前に第1の電極を形成している。
【0016】
また、他の発明の構成3は、
絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、有機絶縁膜と該有機絶縁膜を覆う無機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と前記有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機絶縁膜の上端部に沿って前記無機絶縁膜は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第1の電極の端部に有し、該傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射することを特徴とする発光装置である。
【0017】
また、他の発明の構成は、図16、および図17にその一例を示したような構成としてもよく、他の発明の構成4は、
絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機樹脂膜の上端部は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第1の電極の端部に有し、該傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射することを特徴とする発光装置である。
【0018】
上記構成3、4において、前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を有し、その傾斜角度は、30°を超え、70°未満であることを特徴としている。
【0019】
また、上記各構成において、前記第1の電極の端部を覆う絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴としている。前記第1の電極の端部を覆う絶縁物の上端部に曲率半径を有する曲面を持たせることで、前記第1の電極の表面を洗浄する際、異物(ゴミなど)が裾部に残存することを防ぐことができる。
【0020】
また、上記各構成において、前記有機化合物を含む層は、赤色発光する材料、緑色発光する材料、もしくは青色発光する材料であることを特徴としている。或いは、上記各構成において、前記有機化合物を含む層は白色発光する材料であり、第1の基板または第2の基板に設けられたカラーフィルタと組み合わせたことを特徴としている。或いは、上記各構成において、前記有機化合物を含む層は単色発光する材料であり、第1の基板または第2の基板に設けられた色変換層または着色層と組み合わせたことを特徴としている。
【0021】
また、作製方法に関する発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域を覆う無機絶縁膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した後、有機絶縁膜を形成し、該有機絶縁膜をエッチングして再びソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域と接続する接続電極を形成する工程と、
前記接続電極と接する第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物の側面および第1の電極に接する有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0022】
また、上記構成3、4を得るための作製方法に関する他の発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜と窒化珪素膜との積層からなる無機絶縁膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記無機絶縁膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0023】
また、酸化窒化珪素膜を形成した後、水素化処理を行ってもよく、上記構成3、4を得るための作製方法に関する他の発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記酸化窒化珪素膜上にスパッタ法で窒化珪素膜を形成する工程と、
前記酸化窒化珪素膜および前記窒化珪素膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0024】
また、上記構成3、4を得るための作製方法に関する他の発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記酸化窒化珪素膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極及び前記酸化窒化珪素膜上にスパッタ法で窒化珪素膜を形成する工程と、
前記窒化珪素膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜および前記窒化珪素膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0025】
また、上記作製方法に関する各構成において、前記第1の電極は発光素子の陽極、或いは陰極であることを特徴としている。
【0026】
また、上記作製方法に関する各構成において、前記有機樹脂膜は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴としている。
【0027】
また、上記作製方法に関する各構成において、前記第1の電極の端部を覆う絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴としている。
【0028】
なお、発光素子(EL素子)は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。また、有機化合物層を含む層(EL層)は、シリコンなどの無機材料をも含んでいてもよい。
【0029】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。
代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【0031】
ここでは図1、図2を用いて本発明の実施の形態の一例を示す。図1(A)はアクティブマトリクス型発光装置の上面図であり、図1(B)は鎖線A−A’、或いは鎖線B−B’で切断した断面図である。
【0032】
図1において、1はソース信号線駆動回路、2は画素部、3はゲート信号線駆動回路である。また、4は封止基板、5はシール剤であり、シール剤5で囲まれた内側は、空間になっている。7は、各発光素子に共通する上部電極と基板上の配線とを接続する接続領域である。
【0033】
なお、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)6からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0034】
次に、断面構造について図1(B)を用いて説明する。基板10上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路1と画素部2と端子部が示されている。
【0035】
なお、ソース信号線駆動回路1はnチャネル型TFT8とpチャネル型TFT9とを組み合わせたCMOS回路で形成される。nチャネル型TFT8は、ゲート電極17の上層とゲート絶縁膜15を挟んで重なるチャネル形成領域13aと、ゲート電極17の下層とゲート絶縁膜15を挟んで重なる低濃度不純物領域13dと、ゲート電極17の下層と重ならない低濃度不純物領域13cと、ソース領域またはドレイン領域となる高濃度不純物領域13bとを有している。また、pチャネル型TFT9は、ゲート電極18の上層とゲート絶縁膜15を挟んで重なるチャネル形成領域14aと、ゲート電極18の下層とゲート絶縁膜15を挟んで重なる低濃度不純物領域14dと、ゲート電極18の下層と重ならない低濃度不純物領域14cと、ソース領域またはドレイン領域となる高濃度不純物領域14bとを有している。なお、25、26、27はソース電極またはドレイン電極である。また、駆動回路を形成するTFTは、公知のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0036】
また、画素部2には、スイッチング用TFT40と、第1の電極と接続している電流制御用TFTとそのドレイン領域またはソース領域(高濃度不純物領域)12bに電気的に接続された下部電極となる第1の電極(陽極)28aを含む複数の画素により形成される。一つの画素には複数のTFTが形成される。電流制御用TFTは、ゲート電極の上層16bとゲート絶縁膜15を挟んで重なるチャネル形成領域12aと、ゲート電極の下層16aとゲート絶縁膜15を挟んで重なる低濃度不純物領域12dと、ゲート電極の下層16aと重ならない低濃度不純物領域12cとを有している。なお、23はソース電極またはドレイン電極であって、24は第1の電極28aと高濃度不純物領域12bとを接続する接続電極である。
【0037】
図1(B)では電流制御用TFTのみを図示したが、図2に画素部に配置されるスイッチング用TFT40、容量41の断面図を示した。図2では、スイッチング用TFT40として、ゲート絶縁膜15を間に挟んでゲート電極44と重なる複数のチャネル形成領域50aを有するnチャネル型TFTを用いた一例を示している。なお、47、48はソース配線またはドレイン配線、50bはソース領域またはドレイン領域、50cはゲート電極44と重ならない低濃度不純物領域、50bはゲート電極44と重なる低濃度不純物領域である。容量41は、層間絶縁膜22、20を誘電体とし、電極46と電極43とで保持容量を形成し、さらにゲート絶縁膜15を誘電体とし、電極43と半導体膜42とでも保持容量を形成している。なお、図2において、図1と同一の箇所には同一の符号を用いた。
【0038】
また、層間絶縁膜20、21、22としては、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、スパッタ法やCVD法や塗布法による無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、またはこれらの積層などを用いることができる。図1および図2においては、ゲート電極およびゲート絶縁膜15を覆って窒化珪素膜からなる無機絶縁膜20を設けており、この無機絶縁膜20は、膜中に水素を含ませる条件で成膜を行い、加熱処理を行うことによって半導体層のダングリングボンドを終端する水素化のために設けられた無機絶縁膜である。酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜15の存在に関係なく下方に存在する半導体層を水素化することができる。また、層間絶縁膜21は、感光性の有機材料を塗布法により成膜した後、ウエットエッチングまたはドライエッチングによって上端部が曲率半径を有する曲面となるように選択的にエッチングしている。また、層間絶縁膜21として有機材料を用いる場合には、層間絶縁膜21中からの水分やガスや不純物が拡散し、後に形成する発光素子を劣化させないようにブロッキングするため、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、またはこれらの積層からなる層間絶縁膜22で覆うことが好ましい。
また、層間絶縁膜22は基板10から発光素子への不純物の拡散や発光素子からTFTへの不純物の拡散などをブロッキングすることもできる。また、層間絶縁膜21として、吸湿性を有する有機材料を用いる場合、後の工程で他のパターニングで使用する剥離液などの溶液に晒されると膨潤するため、再度ベークする必要があるが、層間絶縁膜22で覆うことによって層間絶縁膜21を膨潤させないようにすることができる。
【0039】
また、本発明は、図1および図2に示す層間絶縁膜の積層順序、或いは成膜と水素化の工程順序に限定されず、例えば、図3に示したように、水素化のための層間絶縁膜上に不純物の拡散を防止する層間絶縁膜221を形成して水素化させた後、有機樹脂材料を塗布法により成膜し、さらにウエットエッチングまたはドライエッチングによって上端部が曲率半径を有する曲面とした層間絶縁膜222を形成してもよい。有機樹脂からなる膜をドライエッチングする場合には、チャージが生じてTFT特性を変化させる恐れがあるため、ウエットエッチングでエッチングすることが好ましく、無機絶縁膜と有機樹脂膜との積層からなる層間絶縁膜をエッチングする場合には、有機樹脂膜のみをウエットエッチングする、或いは、無機絶縁膜をドライエッチングした後、有機樹脂膜を成膜し、ウエットエッチングをすればよい。
【0040】
層間絶縁膜21として、感光性の有機樹脂材料を用いた場合は、上端部に曲率半径を有する曲面となりやすいが、層間絶縁膜として、非感光性の有機樹脂材料、または無機材料を用いた場合には、層間絶縁膜321、422は、図4(A)、または図4(B)に示す断面図となる。
【0041】
また、下面出射型とする場合には層間絶縁膜20〜21として透明な材料を用いることが望ましい。
【0042】
また、第1の電極(陽極)28aの両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などとも呼ばれる)30が形成され、第1の電極(陽極)28a上には有機化合物を含む層(EL層とも呼ぶ)31が形成される。有機化合物を含む層31の形成前または形成後には、真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。有機化合物を含む層31は、極めて薄いため、第1の電極の表面は平坦であることが好ましく、例えば、第1の電極のパターニング前、またはパターニング後に化学的及び機械的に研磨する処理(代表的にはCMP技術)等)により平坦化を行えばよい。CMPを行う場合には、電極24または絶縁物30の膜厚を薄くする、或いは電極24の端部をテーパー形状として行えば、さらに第1の電極の平坦性を向上させることができる。また、第1の電極の表面における清浄度を向上させるため、異物(ゴミなど)をクリーニングするための洗浄(ブラシ洗浄やベルクリン洗浄)を行ってもよい。洗浄する際、電極24の端部をテーパー形状とすることで異物(ゴミなど)が裾部に残存することを防ぐことができる。
【0043】
また、絶縁物30としては、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、CVD法やスパッタ法や塗布法による無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、またはこれらの積層などを用いることができる。
また、絶縁物30として感光性の有機材料を用いる場合、感光性の有機材料は大きく分けて2種類、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型があるが、どちらも適宜使用することができる。
【0044】
絶縁物30として、感光性の有機材料を用いた場合は、図1、図2に示すように上端部に曲率半径を有する曲面となりやすいが、非感光性の有機材料、または無機材料を用いた場合には、図4(A)、または図4(B)に示す絶縁物330、430の断面形状となる。
【0045】
また、絶縁物30または層間絶縁膜20〜22として有機材料を用いる場合には、膜中のガスや水分を除去するため、真空で加熱処理を行って脱気を行うことが重要であり、脱気した後に有機化合物を含む層31を形成することが好ましい。
【0046】
また、有機化合物を含む層31上には上部電極となる第2の電極(陰極)32が形成される。これにより、第1の電極(陽極)28a、有機化合物を含む層31、及び第2の電極(陰極)32からなる発光素子が形成される。発光素子を白色発光とする場合、着色層とBMからなるカラーフィルター(簡略化のため、ここでは図示しない)を基板10に設ける。
【0047】
第2の電極32は、全画素に共通の配線としても機能し、配線を経由してFPC6に電気的に接続されている。なお、図2には、第2の電極32と配線45を接続させる接続領域7を示しており、この配線45を引き回してFPCに電気的に接続させる。
【0048】
また、図1に示す端子部は、ゲート電極と同一工程で形成される電極19a、19bと、ソース電極またはドレイン電極と同一工程で形成される電極と、第1の電極28aと同一工程で形成される電極28bとの積層からなる端子電極がFPC6と導電性接着剤などの接着剤で貼りつけられている。なお、端子部の構成は図1に示す構造に特に限定されず、適宜形成すればよい。
【0049】
また、基板10上に形成された発光素子を封止するためにシール剤5により封止基板4を貼り合わせる。なお、封止基板4と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤5の内側の空間には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤5としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤5はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【0050】
また、本実施の形態では封止基板4を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤5を用いて封止基板4を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【0051】
以上のようにして発光素子を閉空間に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【0052】
また、本発明は図2の画素部のスイッチングTFTの構造に限定されず、例えば、図5(A)に示すように、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重ならないLDD領域60cのみをチャネル形成領域60aとドレイン領域(またはソース領域)60bとの間に設けてもよい。また、ゲート電極形状も限定されず、図5(B)に示すように単層のゲート電極としてもよい。
【0053】
加えて、ここではトップゲート型TFTを例として説明したが、TFT構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能である。
【0054】
また、図1では、ソース領域またはドレイン領域に接する接続電極24を形成した後、第1の電極28aを形成した構造を示したが、特に限定されず、例えば、図6(A)に示すように、第1の電極628aを形成した後に、ソース領域またはドレイン領域に接する接続電極624を形成してもよい。
【0055】
また、図9(A)に示すように絶縁物30をマスクとしてエッチングされた電極、即ち、第1の電極1024aと、有機化合物を含む層1031からの光を反射する斜面を有する電極1024bとで構成された電極を形成してもよい。また、図9(A)においては、図中に示す矢印の方向に発光させるため、第2の電極1032は、薄い金属膜、透明導電膜、またはこれらの積層を用いる。
【0056】
また、図15(A)に示すようにソース領域またはドレイン領域と接する電極1424を覆う層間絶縁膜1431を設け、その層間絶縁膜1431上に第1の電極1428aを形成してもよい。
【0057】
また、図16に示すように層間絶縁膜20上に配線1525〜1527を形成して駆動回路の配線の引き回しや接続を行ってもよく、この配線を覆う層間絶縁膜1521上に第1の電極1524aと、有機化合物を含む層1531からの光を反射するようにテーパー形状に加工された斜面を有する電極1524bとで構成された電極を形成してもよい。図16においては図中に示した矢印の方向に発光を取り出す構造(上面出射型)である。
【0058】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0059】
(実施例)
[実施例1]
ここでは、同一基板上に画素部(nチャネル型TFT及びpチャネル型TFT)と、画素部の周辺に設ける駆動回路のTFT(nチャネル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製し、EL素子を有する発光装置を作製する作製方法について詳細に説明する。
【0060】
まず、厚さ0.7mmの耐熱性ガラス基板(第1の基板10)上にプラズマCVD法により下地絶縁膜の下層11として、プラズマCVD法で成膜温度400℃、原料ガスSiH4、NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を50nm(好ましくは10〜200nm)形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸(1/100希釈)で除去する。次いで、下地絶縁膜の上層11として、プラズマCVD法で成膜温度400℃、原料ガスSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を100nm(好ましくは50〜200nm)の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマCVD法で成膜温度300℃、成膜ガスSiH4で非晶質構造を有する半導体膜(ここではアモルファスシリコン膜)を54nmの厚さ(好ましくは25〜80nm)で形成する。
【0061】
本実施例では下地絶縁膜11を2層構造として示したが、珪素を主成分とする絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(Si1−XGeX(X=0.0001〜0.02))合金などを用い、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により形成すればよい。また、プラズマCVD装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【0062】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約2nmの極薄い酸化膜を形成する。次いで、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行う。ここでは、ジボラン(B2H6)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧15kV、ジボランを水素で1%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドーズ量2×1012/cm2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【0063】
次いで、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布した。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【0064】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。
この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、500℃〜650℃で4〜24時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃、4時間)を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【0065】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光(XeCl:波長308nm)の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長400nm以下のエキシマレーザ光や、YAGレーザの第2高調波、第3高調波を用いる。ここでは、繰り返し周波数10〜1000Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて100〜500mJ/cm2に集光し、90〜95%のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数30Hz、エネルギー密度470mJ/cm2でレーザー光の照射を大気中で行なった。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。なお、ここではパルスレーザーを用いた例を示したが、連続発振のレーザーを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【0066】
なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた熱結晶化を行った後にレーザー光を照射する技術を用いたが、ニッケルを添加することなく、連続発振のレーザー(YVO4レーザーの第2高調波)でアモルファスシリコン膜を結晶化させてもよい。
【0067】
次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、オゾン水で表面を120秒処理して合計1〜5nmの酸化膜からなるバリア層を形成する。ここではオゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマCVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。本明細書中、バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサイトとなる層の除去工程においてエッチングストッパーとなる層を指している。
【0068】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を50nm〜400nm、ここでは膜厚150nmで形成する。ここでの成膜条件は、成膜圧力を0.3Paとし、ガス(Ar)流量を50(sccm)とし、成膜パワーを3kWとし、基板温度を150℃とした。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、3×1020/cm3〜6×1020/cm3、酸素の原子濃度は1×1019/cm3〜3×1019/cm3である。その後、電気炉を用いて550℃、4時間の熱処理によりゲッタリング処理を行い、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減させる。なお、ゲッタリング処理には、電気炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。
【0069】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【0070】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜(ポリシリコン膜とも呼ばれる)の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【0071】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜15となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。
【0072】
次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜15上に膜厚50nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順次積層し、以下に示す手順でパターニングを行って各ゲート電極及び各配線を形成する。
【0073】
第1の導電膜及び第2の導電膜を形成する導電性材料としてはTa、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第1の導電膜及び第2の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【0074】
上記第1の導電膜及び第2の導電膜のエッチング(第1のエッチング処理および第2のエッチング処理)にはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いると良い。ICPエッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することによって所望のテーパー形状に導電膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4などを代表とする塩素系ガスまたはCF4、SF6、NF3などを代表とするフッ素系ガス、またはO2を適宜用いることができる。
【0075】
ここでは、レジストからなるマスクを形成した後、第1のエッチング条件として1Paの圧力でコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入し、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、12.5cm×12.5cmであり、コイル型の電極面積サイズ(ここではコイルの設けられた石英円板)は、直径25cmの円板である。この第1のエッチング条件によりW膜のみをエッチングして端部のみをテーパー形状とする。このテーパー部の角度は15〜45°となる。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。なお、ここでは、第1のエッチング条件及び第2のエッチング条件を第1のエッチング処理と呼ぶこととする。
【0076】
また、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造とした場合には、第1のエッチング条件として、BCl3とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を65/10/5(sccm)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に450WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して117秒のエッチングを行えばよく、第2のエッチング条件としてエッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行えばよい。
【0077】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、ゲート電極をマスクとして全面にドーピングする第1のドーピング処理を行う。第1のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。n型を付与する不純物元素として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。自己整合的に第1の不純物領域(n+領域)13b、50bが形成される。第1の不純物領域には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素が添加される。
【0078】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング処理を行う。
ここでは、第3のエッチング条件としてエッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを60秒行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第4のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約20秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、ここでは、第3のエッチング条件及び第4のエッチング条件を第2のエッチング処理と呼ぶこととする。第2のエッチング処理によってW膜およびTaN膜を異方性エッチングする。エッチングガスに酸素を含ませることによって、W膜とTaN膜とのエッチング速度に差をつけ、W膜のエッチング速度をTaN膜のエッチング速度よりもはやくする。なお、ここでは図示しないが、第1の導電層で覆われていないゲート絶縁膜はエッチングされ薄くなる。この段階で第1の導電層16aを下層とし、第2の導電層16bを上層とするゲート電極16、17、18および電極19、43が形成される。
【0079】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずにゲート電極をマスクとして全面にドーピングする第2のドーピング処理を行って、ゲート電極の一部と重なる不純物領域(n−−領域)13c、14cと、ゲート電極と重ならない不純物領域(n−領域)13d、14dを形成する。第2のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドーズ量を1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を90keVとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第2の導電層とがn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第2の不純物領域13dが形成される。第2の不純物領域13d、14dには1×1016〜1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。ここでは、不純物領域13d、14dと同じ濃度範囲の領域をn−領域とも呼ぶ。
【0080】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成して第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTを形成する半導体層を形成する半導体層にp型の導電型を付与する不純物元素(ボロンなど)が添加された第3の不純物領域、第4の不純物領域、第5の不純物領域を形成する。
【0081】
また、第3の不純物領域12b、14bには1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第3の不純物領域には先の工程でリン(P)が添加された領域(n+領域)であるが、p型を付与する不純物元素の濃度がその1.5〜3倍、またはそれ以上添加されていて導電型はp型となっている。ここでは、第3の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をp+領域とも呼ぶ。
【0082】
また、第4の不純物領域は第2の導電層のテーパー部と重ならない領域に形成されるものであり、1×1018〜1×1020/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでも、先の工程でリン(P)が添加された領域(n−領域)であり、且つ、第4の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をp−領域とも呼ぶ。また、先の工程でリン(P)が添加された領域(n−−領域)であり、且つ、第2の導電層のテーパー部と重なる第5の不純物領域12d、14dをp−−領域とも呼ぶ。
【0083】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にn型またはp型の導電型を有する不純物領域が形成される。
【0084】
次いで、レジストマスクを除去した後、洗浄を行い、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、レーザーアニール法、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法(RTA法)、或いはYAGレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【0085】
次いで、ほぼ全面を覆う層間絶縁膜20を形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した。勿論、この層間絶縁膜20は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。ここでは層間絶縁膜の膜中に水素が含まれる条件で成膜を行う。次いで、熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。この工程は層間絶縁膜20に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜(図示しない)の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
【0086】
次いで、層間絶縁膜20上に感光性の有機絶縁物材料から成る層間絶縁膜を形成する。本実施例では塗布法により膜厚1.6μmのポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、コンタクトホールにおける上端部に曲面を有する層間絶縁膜21とする。さらに、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜22を積層する。特に、RF電源を用い、窒素雰囲気中でシリコンターゲットを用いてスパッタリングして形成された窒化シリコン膜は、緻密であり、水分や酸素のブロッキングはもちろんのこと、拡散しやすいLiなどの金属元素をも膜厚20nm程度で十分ブロッキングできるため好ましい。層間絶縁膜22は、多層、例えば、20nm〜50nmの膜厚酸化窒化アルミニウム膜と膜厚20nm〜50nmの窒化珪素膜との積層構造としてもよい。なお、ここでは、アクリル樹脂に窒化珪素膜を積層した例を示したが、層間絶縁膜21、22の材料および膜厚は、特に限定されず、ゲート電極とその上に形成する電源供給線との間で容量を形成する場合には、適宜、有機絶縁膜または無機絶縁膜のトータル膜厚を0.5μm〜2μmとすればよい。
【0087】
次いで、ゲート絶縁膜15、層間絶縁膜20、22を除去して、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。なお、これらの層間絶縁膜20、21、22の形成やコンタクトホールの形成や水素化の順序は特に限定されない。
【0088】
その後、Al、Ti、Mo、Wなどを用いて電極23〜27、46〜48、具体的にはソース配線、電源供給線、引き出し電極、容量配線、及び接続電極などを形成する。ここでは、これらの電極及び配線の材料は、Ti膜(膜厚100nm)とシリコンを含むAl膜(膜厚350nm)とTi膜(膜厚50nm)との積層膜を用い、パターニングを行う。こうして、ソース電極及びソース配線、接続電極、引き出し電極、電源供給線などが適宜、形成される。なお、層間絶縁膜に覆われたゲート配線とコンタクトを取るための引き出し電極は、ゲート配線の端部に設けられ、他の各配線の端部にも、外部回路や外部電源と接続するための電極が複数設けられた入出力端子部を形成する。
【0089】
次いで、pチャネル型TFTからなる電流制御用TFTのドレイン領域12bに接する接続電極24に接して重なるよう第1の電極28aを形成する。本実施例では、第1の電極28aはEL素子の陽極として機能させ、EL素子の発光を第1の電極28aに通過させるため、仕事関数の大きい透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)とする。例えば、第1の電極としてITOを用いる場合には、スパッタ法により水素ガスまたは水蒸気を成膜雰囲気中に含ませることによってアモルファス状態としたITO膜を得た後、200℃〜225℃の熱処理を行って焼成する。
【0090】
また、第1の電極28aの表面を平坦化するため、CMPなどの平坦化処理を第1の電極28aの形成後、または後に形成される絶縁物30の形成後に行ってもよい。CMP処理を行う場合には、密着性を向上させるために無機絶縁膜からなる層間絶縁膜22を層間絶縁膜21上に設けることが好ましい。
【0091】
以上の様にして、nチャネル型TFT8、pチャネル型TFT9、およびこれらを相補的に組み合わせたCMOS回路を有する駆動回路1と、1つの画素内にnチャネル型TFT40またはpチャネル型TFTである電流制御用TFTを複数備えた画素部2を形成することができる。
【0092】
次いで、第1の電極28aの端部を覆うように両端にバンクとよばれる絶縁物30を形成する。バンク30は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物30として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図1に示す形状のバンクを形成する。
【0093】
次いで、両端がバンクで覆われている第1の電極28a上にEL層31および第2の電極(EL素子の陰極)32を形成する。
【0094】
EL層31としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。例えば、低分子系有機EL材料や高分子系有機EL材料を用いればよい。また、EL層として一重項励起により発光(蛍光)する発光材料(シングレット化合物)からなる薄膜、または三重項励起により発光(リン光)する発光材料(トリプレット化合物)からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【0095】
また、陰極32に用いる材料としては仕事関数の小さい金属(代表的には周期表の1族もしくは2族に属する金属元素)や、これらを含む合金を用いることが好ましいとされている。仕事関数が小さければ小さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用いる材料としては、アルカリ金属の一つであるLi(リチウム)を含む合金材料が望ましい。なお、陰極は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線を経由して入力端子部の端子電極19a、19b、28bと接続されている。
【0096】
次いで、陰極と、有機化合物を含む層と、陽極とを少なくとも有するEL素子を有機樹脂、保護膜(図示しない)、封止基板4、或いは封止缶で封入することにより、EL素子を外部から完全に遮断し、外部から水分や酸素等のEL層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが好ましい。ただし、後でFPCと接続する必要のある入出力端子部には保護膜などは設けなくともよい。また、必要であれば、封入した空間の水分を除去するための乾燥剤を配置してもよい。
【0097】
次いで、異方性導電材で入出力端子部の電極28bにFPC(フレキシブルプリントサーキット)6を貼りつける。なお、電極28bは、第1の電極28aと同時に形成されている。異方性導電材は、樹脂と、表面にAuなどがメッキされた数十〜数百μm径の導電性粒子とから成り、導電性粒子により入出力端子部の各電極とFPCに形成された配線とが電気的に接続する。
【0098】
また、必要があれば、色変換層、カラーフィルター、偏光板と位相差板とで構成される円偏光板等の光学フィルムを設けてもよいし、ICチップなどを実装させてもよい。
【0099】
以上の工程でFPCが接続されたモジュール型の発光装置(図1(A))が完成する。
【0100】
また、本発明は図1および図2に示すTFT構造に限定されず、図1および図2に示すTFTよりもトータルのマスク数が1枚増加するが、図5(A)に示すように、画素部のスイッチング用TFT70にゲート電極と重なる不純物領域がない構造としてTFTのさらなるオフ電流の低減を行ってもよい。
【0101】
図5(A)に示すTFTの作製方法を以下に示す。簡略化のため、図1(B)および図2に示す断面構造を得る手順と異なる点(ゲート電極のエッチング条件およびドーピング順序)のみを説明する。なお、図5(A)では、図1および図2と同一である部分は同じ符号を用いている。
【0102】
まず、図1(B)の作製手順に従って、ゲート絶縁膜15上に第1の導電膜(TaN膜)と第2の導電膜(W膜)を形成する。次いで、レジストからなるマスクを形成した後、第1のエッチング条件として1Paの圧力でコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入し、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、基板側にも150WのRF電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
この後、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。なお、ここでは、第1のエッチング条件及び第2のエッチング条件を第1のエッチング処理と呼ぶこととする。
【0103】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング処理を行う。
ここでは、第3のエッチング条件としてエッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを60秒行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第4のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約20秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、ここでは、第3のエッチング条件及び第4のエッチング条件を第2のエッチング処理と呼ぶこととする。この段階で第1の導電層66aを下層とし、第2の導電層66bを上層とするゲート電極および各電極64、63が形成される。図1(B)とはエッチング条件が異なっているため、実際には、ゲート電極も若干異なる。
【0104】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、ゲート電極をマスクとして全面にドーピングする第1のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行う。自己整合的に不純物領域(n−−領域)60cが形成される。
【0105】
次いで、新たにレジストからなるマスクを形成するが、この際、スイッチングTFT70のオフ電流値を下げるため、マスクは、画素部のスイッチングTFTを形成する半導体層のチャネル形成領域60a及びその一部を覆って形成する。
また、マスクは駆動回路のpチャネル型TFT(図示しない)を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するためにも設けられる。加えて、マスクは、画素部の電流制御用TFTを形成する半導体層のチャネル形成領域62a及びその周辺の領域を覆って形成される。
【0106】
次いで、上記レジストからなるマスクを用い、選択的に第2のドーピング処理を行って、駆動回路のnチャネル型TFT(図示しない)のゲート電極の一部と重なる不純物領域(n−領域)を形成する。第2のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドーズ量を1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を90keVとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第2の導電層とがn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、不純物領域が形成される。この不純物領域には1×1016〜1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。
【0107】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第3のドーピング処理を行う。
第3のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。
ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガスを流量40sccmとし、ドーズ量を2×1015atoms/cm2とし、加速電圧を80keVとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第1の導電層及び第2の導電層がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、不純物領域60bが形成される。不純物領域60bには1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。
【0108】
このように、図1(B)での作製工程では、pチャネル型TFTにも高濃度のn型不純物元素が添加される工程であったが、マスクを1枚増加させて選択的にドーピングを行うことによって、図5(A)での作製工程では添加されないようにする。
【0109】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成して第4のドーピング処理を行う。第4のドーピング処理により、pチャネル型TFTを形成する半導体層を形成する半導体層にp型の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域62c、62d及び不純物領域62bを形成する。
【0110】
また、不純物領域62bには1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、不純物領域62b、62cには先の工程でリン(P)が低濃度に添加された領域であるが、p型を付与する不純物元素の濃度がその1.5〜3倍、またはそれ以上添加されていて導電型はp型となっている。
【0111】
また、不純物領域62c、62dは第2の導電層のテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、1×1018〜1×1020/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純物元素が添加されるようにする。
【0112】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にn型の導電型を有する不純物領域60a〜60c、p型の導電型を有する不純物領域62b〜62dが形成される。
【0113】
以降の工程は図1(B)及び図2の作製工程と同一であるのでここでは説明を省略する。
【0114】
また、ゲート電極を単層としてゲート電極のさらなる微細化を実現しやすい構造としてもよく、図5(B)に示すようなTFT構造としてもよい。図5(B)に示す構造を得る場合には、ゲート電極を形成する前に、レジストからなるマスクによってn型またはp型の導電型を付与する不純物元素のドーピングを行って低濃度不純物領域12c、13c、14cを適宜形成し、ゲート電極516〜518、および電極519を形成した後、自己整合的、またはレジストからなるマスクを用いてドーピングを行って高濃度不純物領域13b、14b、12bを形成すればよい。なお、図5(B)において、図1(B)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0115】
また、図3に示すように、層間絶縁膜20上に無機絶縁膜からなる層間絶縁膜221を形成した後、有機樹脂からなる層間絶縁膜222を形成してもよい。図3に示す構造は、フォトマスク1枚のみでコンタクトホールを形成するものであり、トータルのマスク数の削減を実現する。ここでは、層間絶縁膜20として、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した後、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜221を積層し、その後で熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。次いで、ゲート絶縁膜15、層間絶縁膜20、221を除去して、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、感光性の有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜222を形成する。塗布法によりポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、上端部に曲面を有する層間絶縁膜221とすればよい。
【0116】
また、これらの層間絶縁膜20、221、222の形成やコンタクトホールの形成や水素化の順序は特に限定されず、例えば、層間絶縁膜20の成膜後に水素化を行ってから層間絶縁膜221を形成してもよい。なお、図3において、図1(B)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0117】
また、本実施例は、実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0118】
[実施例2]
実施例1では、上端部に曲面を有する層間絶縁膜や絶縁物を形成した例を示したが、本実施例では、実施例1とは異なる例を図4に示す。なお、図4(A)および図4(B)において、図1(B)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0119】
本実施例では、層間絶縁膜を形成した後、同じマスクでエッチングを行ってコンタクトホールを形成する例を示す。
【0120】
まず、実施例1に従って、層間絶縁膜20まで形成して水素化を行った後、図4(A)に示すように、塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜321を形成し、さらにスパッタ法により無機材料からなる層間絶縁膜322を形成する。ここでは、層間絶縁膜321として非感光性のアクリル樹脂を用い、層間絶縁膜322として窒化珪素膜を用いる。次いで、レジストからなるマスクを形成して1回または段階的にドライエッチングを行い、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、配線または電極323〜327を形成する。次いで、実施例1と同様に、電極324と一部接して重なるように第1の電極28aを形成する。次いで、第1の電極28aの端部を覆う絶縁物330を形成する。ここでも絶縁物330として非感光性のアクリル樹脂を用いる。以降の工程は、実施例1に従ってEL層31、第2の電極32などを形成すると、図4(A)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0121】
また、本実施例は、実施例1と組み合わせることができる。本実施例では層間絶縁膜321、絶縁物330として非感光性の有機樹脂材料を用いた例を示したが、組み合わせは複数考えられ、例えば、層間絶縁膜321は非感光性の有機樹脂材料を用い、絶縁物330は感光性の有機樹脂材料を用いた構造としてもよい。
【0122】
また、図4(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機材料からなる層間絶縁膜421を形成し、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、さらにその上に塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜422を形成し、その後エッチングを行ってコンタクトホールを形成してもよい。また、層間絶縁膜を積層した後、樹脂からなる層間絶縁膜422のみをエッチングした後、さらにレジストからなるマスクを用いて無機材料からなる層間絶縁膜421、20およびゲート絶縁膜15をエッチングしてコンタクトホールを形成してもよい。
【0123】
次いで、各不純物領域に達する配線または電極423〜427を形成すればよい。以降の工程は、実施例1に従ってEL層31、第2の電極32などを形成すると、図4(B)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0124】
[実施例3]
本実施例では実施例1と第1の電極と、コンタクトホールと、接続電極との形成順序が異なる例を図6(A)に示す。図6(A)の構造は、第1の電極を平坦化するCMP処理を行いやすいプロセスである。ただし、第1の電極上に接する接続電極を形成するパターニングの際、エッチング残りが第1の電極上に残らないようなエッチングまたは洗浄を行うことが好ましい。簡略化のため、実施例1と異なる点のみを説明する。なお、図6(A)において、図1(B)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0125】
まず、実施例1に従って、層間絶縁膜20、21、22にコンタクトホールを形成した後、第1の電極628aを形成する。次いで、第1の電極628aと接して重なるように接続電極624、および配線23、25〜27を形成する。次いで、第1の電極628aの端部を覆う絶縁物30を形成する。以降の工程は実施例1に従えば、図6(A)の状態が得られる。なお、端子部においては、ゲート電極と同時に形成された電極19a、19b上に、第1の電極628aと同時に形成された電極628bが設けられ、その上にFPC6が貼り付けられている。
【0126】
また、第1の電極628aの表面を平坦化するため、CMPなどの平坦化処理を第1の電極628aの形成後、または絶縁物30の形成後に行ってもよい。絶縁物30の形成後にCMP処理を行う場合には、絶縁物30と層間絶縁膜21との密着性を向上させるため、層間絶縁膜22を形成することが好ましい。
【0127】
また、図6(A)とは、層間絶縁膜の構造が異なる例を図6(B)に示す。図6(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機絶縁膜からなる層間絶縁膜621を形成した後、有機樹脂からなる層間絶縁膜622を形成してもよい。ここでは、層間絶縁膜20として、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した後、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜621を積層し、その後で熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。次いで、ゲート絶縁膜15、層間絶縁膜20、621を除去して、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、感光性の有機絶縁物材料から成る層間絶縁膜622を形成する。塗布法によりポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、上端部に曲面を有する層間絶縁膜621とすればよい。
【0128】
また、これらの層間絶縁膜20、621、622の形成やコンタクトホールの形成や水素化の順序は特に限定されず、例えば、層間絶縁膜20の成膜後に水素化を行ってから層間絶縁膜621を形成してもよい。なお、図6(B)において、図1(B)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0129】
また、層間絶縁膜を形成した後、同じマスクでエッチングを行ってコンタクトホールを形成してもよい。
【0130】
まず、実施例1に従って、層間絶縁膜20まで形成して水素化を行った後、図7(A)に示すように、塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜721を形成し、さらにスパッタ法により無機材料からなる層間絶縁膜722を形成する。ここでは、層間絶縁膜721として非感光性のアクリル樹脂を用い、層間絶縁膜722として窒化珪素膜を用いる。次いで、レジストからなるマスクを形成して1回または段階的にドライエッチングを行い、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、配線または電極723〜727を形成する。電極724と一部接して重なるように第1の電極728aが形成されている。次いで、電極724の端部を覆う絶縁物730を形成する。ここでも絶縁物730として非感光性のアクリル樹脂を用いる。以降の工程は、実施例1に従ってEL層31、第2の電極32などを形成すると、図7(A)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0131】
また、本実施例は、実施例1と組み合わせることができる。本実施例では層間絶縁膜721、絶縁物730として非感光性の有機樹脂材料を用いた例を示したが、組み合わせは複数考えられ、例えば、層間絶縁膜721は非感光性の有機樹脂材料を用い、絶縁物730は感光性の有機樹脂材料を用いた構造としてもよい。
【0132】
また、図7(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機材料からなる層間絶縁膜821を形成し、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、さらにその上に塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜822を形成し、その後エッチングを行ってコンタクトホールを形成してもよい。また、層間絶縁膜を積層した後、樹脂からなる層間絶縁膜822のみをエッチングした後、さらにレジストからなるマスクを用いて無機材料からなる層間絶縁膜821、20およびゲート絶縁膜15をエッチングしてコンタクトホールを形成してもよい。
【0133】
次いで、各不純物領域に達する配線または電極723〜727を形成すればよい。以降の工程は、実施例1に従ってEL層31、第2の電極32などを形成すると、図7(B)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0134】
また、図8(A)に示したように、第1の電極928を形成し、接続電極624を形成し、絶縁物30を形成した後に、仕事関数が大きい透明導電膜929aを形成してもよい。電流制御用TFTに接続する第1の電極928は反射性の高い金属膜(AgまたはAlを主成分とする金属材料)であることが好ましく、有機化合物を含む層(図示しない)で発光した光を反射させるものである。なお、図8(A)には簡略化のため、EL層、第2の電極は図示していない。
【0135】
また、絶縁物30を形成した後に設ける電極を積層構造としてもよく、図8(B)では、反射性を有する金属膜(AgまたはAlを主成分とする金属材料)929cと導電導電膜929aとを積層させた例を示している。図8(B)に示した構造とすると、絶縁物30の側面に沿った金属膜が得られるため、金属膜929cの斜面で基板面と平行方向の発光を反射させることができる。
【0136】
また、図6(A)、図6(B)、図7(A)、図7(B)、図8(A)、図8(B)に示したTFT構造に代えて、図5(A)または図5(B)に示したTFT構造としてもよい。
【0137】
[実施例4]
ここでは、上記実施例とは異なる構造の例を図9に示す。
【0138】
有機化合物を含む層において生じた光の全てが透明電極である陰極からTFTの方へ取り出されるわけではなく、例えば、横方向(基板面と平行な方向)にも発光されるが、結果的にこの横方向に発光する光は取り出されないため、ロスになっていた。そこで、本実施例は、発光素子において、ある一方向に取り出す発光量を増加させる構造とした発光装置およびその作製方法を以下に説明する。
【0139】
本実施例は、金属層の積層からなる第1の電極を形成し、該第1の電極の端部を覆う絶縁物(バンク、隔壁と呼ばれる)を形成した後、該絶縁物をマスクとして自己整合的にエッチングを行い、該絶縁物の一部をエッチングするとともに第1の電極の中央部を薄くエッチングして端部に段差を形成する。このエッチングによって第1の電極の中央部は薄く、且つ、平坦な面とし、絶縁物で覆われた第1の電極の端部は厚い形状、即ち、凹部形状となる。そして、第1の電極上には有機化合物を含む層、および第2の電極を形成して発光素子を完成させる。
【0140】
本実施例の構造は、第1の電極の段差部分に形成された斜面で横方向の発光を反射または集光させて、ある一方向(第2の電極を通過する方向)に取り出す発光量を増加させるものである。
【0141】
従って、斜面となる部分は、光を反射する金属、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすることが好ましく、有機化合物を含む層と接する中央部は、仕事関数の大きい陽極材料、或いは、仕事関数の小さい陰極材料とすることが好ましい。
【0142】
アクティブマトリクス型発光装置の断面図(1画素の一部)を図12(B)に示す。
【0143】
まず、絶縁表面を有する基板1230上に下地絶縁膜1231を形成する。
【0144】
下地絶縁膜1231は、1層目としてプラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。ここでは、膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を形成する。次いで、下地絶縁膜の2層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。ここでは、膜厚100nmの酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成する。本実施例では下地絶縁膜1231として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。
【0145】
次いで、下地膜上に半導体層を形成する。TFTの活性層となる半導体層は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜した後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム合金などで形成すると良い。
【0146】
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜98%として行えばよい。
【0147】
次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄し、半導体層を覆うゲート絶縁膜1233を形成する。ゲート絶縁膜1233はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0148】
次いで、ゲート絶縁膜1233の表面を洗浄した後、ゲート電極を形成する。
【0149】
次いで、半導体にp型を付与する不純物元素(Bなど)、ここではボロンを適宜添加して、ソース領域及びドレイン領域1232を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜300℃の雰囲気中において、表面または裏面からYAGレーザーの第2高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。YAGレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【0150】
以降の工程は、有機材料または無機材料(塗布シリコン酸化膜、PSG(リン添加ガラス、BPSG(ボロンとリンを添加したガラス)などを含む)からなる層間絶縁膜1235を形成し、水素化を行った後、ソース領域、またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、ソース電極(配線)、第1の電極(ドレイン電極)1236を形成してTFT(pチャネル型TFT)を完成させる。
【0151】
また、本実施例ではpチャネル型TFTを用いて説明したが、p型不純物元素に代えてn型不純物元素(P、As等)を用いることによってnチャネル型TFTを形成することができることは言うまでもない。
【0152】
以上の工程で、TFT(ここではドレイン領域1232しか図示しない)、ゲート絶縁膜1233、層間絶縁膜1235、第1の電極1236a〜1236dを形成する。(図13(A))
【0153】
本実施例では、第1の電極1236a〜1236dは、Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、Mo、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。
【0154】
特に、ドレイン領域1232に接する第1の電極1236aは、シリコンとのオーミック接触が形成可能な材料、代表的にはチタンが好ましく、膜厚10〜100nmの範囲とすればよい。また、第1の電極1236bは、薄膜とした場合に仕事関数の大きい材料(TiN、Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn)が好ましく、膜厚10〜100nmの範囲とすればよい。また、第1の電極1236cは、光を反射する金属材料、代表的にはAlまたはAgを主成分とする金属材料が好ましく、膜厚100〜600nmの範囲とすればよい。なお、第1の電極1236bは、第1の電極1236cと第1の電極1236aの合金化を防ぐブロッキング層としても機能している。また、第1の電極1236dは、第1の電極1236cの酸化防止、腐食防止、またはヒロック等の発生を防止する材料、代表的には窒化金属(TiN、WNなど)が好ましく、膜厚20〜100nmの範囲とすればよい。
【0155】
また、第1の電極1236a〜1236dは、他の配線、例えば、ソース配線1234、電源供給線などと同時に形成することができる。従って、フォトマスク数の少ないプロセス(半導体層のパターニングマスク(1枚目)、ゲート配線のパターニングマスク(2枚目)、n型の不純物元素を選択的に添加するためのドーピングマスク(3枚目)、p型の不純物元素を選択的に添加するためのドーピングマスク(4枚目)、半導体層に達するコンタクトホール形成のマスク(5枚目)、第1の電極およびソース配線および電源供給線のパターニングマスク(6枚目)、絶縁物の形成マスク(7枚目)の合計7枚)とすることができる。従来では、ソース配線や電源供給線とは異なる層に第1の電極を形成するため、第1の電極のみを形成するマスクが必要であり、合計8枚となっていた。また、第1の電極1236a〜1236dと配線とを同時に形成する場合には配線としてのトータルの電気抵抗値が低いことが望ましい。
【0156】
次いで、第1の電極の端部(およびドレイン領域1232とのコンタクト部分)を覆う絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を形成する。(図13(B))絶縁物としては、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、またはこれらの積層などを用いることができるが、本実施例では感光性の有機樹脂を用いる。例えば、絶縁物の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【0157】
次いで、図13(C)に示すように絶縁物をエッチングしながら、第1の電極1236c、1236dを部分的に除去する。第1の電極1236cの露出面に傾斜面が形成され、且つ、第1の電極1236bの露出面が平坦になるようにエッチングを行うことが重要である。このエッチングは、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、1回または複数回に分けて行えばよく、第1の電極1236bと第1の電極1236cとで選択比の高い条件を選択する。例えば、ICPエッチング装置を用い、圧力1.9Pa、流量60sccmのBCl3と流量20sccmのCl2としてコイル型の電極に450WのRF(13.56MHz)電力を投入し、基板側(試料ステージ)にも100WのRF(13.56MHz)電力を投入し、エッチングを行えば、図13(C)に示す形状が得られる。なお、基板側の電極面積サイズは、12.5cm×12.5cmであり、コイル型の電極面積サイズ(ここではコイルの設けられた石英円板)は、直径25cmの円板である。実際に得られた第1の電極のTEM観察写真を図19に示す。そして、最終的な、絶縁物の上端部の曲率半径は、0.2μm〜3μmとすることが好ましい。また、最終的に第1の電極の中央部に向かう傾斜面の角度(傾斜角度、テーパー角度)は、30°を超え、70°未満とし、後に形成する有機化合物を含む層からの発光を反射させる。第1の電極1236bの仕事関数を増大させるために、UV光を第1の電極1236bの露出面に照射することが好ましい。TiN薄膜にUV光を照射すると、仕事関数を約5とすることができる。
【0158】
次いで、図12,図13に示すように有機化合物を含む層1238を蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、有機化合物を含む層1238の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、蒸着法を用いる場合、真空度が5×10−3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Paまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着される。蒸着により積層することによって発光素子全体として白色を示す有機化合物を含む層を形成する。
【0159】
例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を順次積層することで白色を得ることができる。
【0160】
また、スピンコートを用いた塗布法により有機化合物を含む層を形成する場合、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【0161】
また、上記例では有機化合物層を積層とした例を示したが、有機化合物層を単層とすることもできる。例えば、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。また、有機化合物層として高分子材料からなる層と、低分子材料からなる層とを積層してもよい。
【0162】
次いで、仕事関数の小さい金属(MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜)を含む薄膜と、その上に薄い導電膜(ここではアルミニウム膜)1239とを蒸着して積層する。(図12(B))アルミニウム膜は水分や酸素をブロッキングする能力が高い膜であり、発光装置の信頼性を向上させる上で導電膜1239に好ましい材料である。なお、図12(B)は図12(A)中の鎖線A−A’の断面を示している。この積層膜は、発光を通過するのに十分な薄さを有しており、本実施例では陰極として機能させる。また、薄い導電膜に代えて、透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を用いてもよい。また、陰極の低抵抗化を図るため、導電膜1239上に補助電極を設けてもよい。また、陰極形成の際には蒸着による抵抗加熱法を用い、蒸着マスクを用いて選択的に形成すればよい。
【0163】
こうして得られる発光素子は、図12(B)中の矢印方向に白色発光を示し、第1の電極1236cの傾斜面で横方向の発光を反射して矢印方向の発光量を増加させることができる。
【0164】
以上の工程で第2の電極(導電膜1239)までを形成した後は、基板1230上に形成された発光素子を封止するためにシール剤により封止基板(透明基板)を貼り合わせる。なお、封止基板と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤の内側の空間には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質(乾燥剤など)を含有させても良い。
【0165】
以上のようにして発光素子を空間に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【0166】
ここで、発光装置の断面図の一例を図9(A)に示す。上記作製手順および実施例1に従えば、図9(A)に示す構造を得ることができる。なお、簡略化のため、図1(B)と同一である箇所は同一の符号を用いている。図12における1236a、1236bに相当する電極が図9(A)中の1024aであり、1236cに相当する電極が図9(A)中の1024bである。層間絶縁膜20、21、22にコンタクトホールを形成するまでの工程は実施例1に従って得ることができ、以降の工程は、上記作製手順に従って、配線1023〜1027を形成し、絶縁物を形成し、等方性のエッチングを行って自己整合的に1024bの斜面と絶縁物1030の斜面を形成した後、EL層1031と第2の電極1032を順次形成すれば得ることができる。なお、図12における導電膜1239に相当する電極が図9(A)中の1032である。
【0167】
また、図9(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機絶縁膜からなる層間絶縁膜221を形成した後、有機樹脂からなる層間絶縁膜222を形成してもよい。ここでは、層間絶縁膜20として、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した後、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜221を積層し、その後で熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。次いで、ゲート絶縁膜15、層間絶縁膜20、221を除去して、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、感光性の有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜222を形成する。塗布法によりポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、上端部に曲面を有する層間絶縁膜222とすればよい。
【0168】
また、これらの層間絶縁膜20、221、222の形成やコンタクトホールの形成や水素化の順序は特に限定されず、例えば、層間絶縁膜20の成膜後に水素化を行ってから層間絶縁膜221を形成してもよい。なお、図9(B)において、図1(B)や図9(A)や図3と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0169】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至3のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0170】
[実施例5]
実施例4では、上端部に曲面を有する層間絶縁膜や絶縁物を形成した例を示したが、本実施例では、実施例4とは異なる例を図10に示す。なお、図10(A)および図10(B)において、図1(B)や図4(A)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0171】
本実施例では、層間絶縁膜を形成した後、同じマスクでエッチングを行ってコンタクトホールを形成する例を示す。
【0172】
まず、実施例1に従って、層間絶縁膜20まで形成して水素化を行った後、図10(A)に示すように、塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜321を形成し、さらにスパッタ法により無機材料からなる層間絶縁膜322を形成する。ここでは、層間絶縁膜321として非感光性のアクリル樹脂を用い、層間絶縁膜322として窒化珪素膜を用いる。次いで、レジストからなるマスクを形成して1回または段階的にドライエッチングを行い、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、不純物領域と接する配線または電極1123〜1127を形成する。次いで、実施例4と同様に、第1の電極の端部を覆う絶縁物1130を形成する。ここでも絶縁物1130として非感光性のアクリル樹脂を用いる。次いで、絶縁物1130をマスクとして電極の一部を除去して第1の電極1124aが露呈し、中央に向かって斜面を有する電極1124bを形成する。次いで、以降の工程は、実施例4に従ってEL層1131、第2の電極1132などを形成すると、図10(A)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0173】
また、本実施例は、実施例4と組み合わせることができる。本実施例では層間絶縁膜321、絶縁物1130として非感光性の有機樹脂材料を用いた例を示したが、組み合わせは複数考えられ、例えば、層間絶縁膜321は非感光性の有機樹脂材料を用い、絶縁物1130は感光性の有機樹脂材料を用いた構造としてもよい。
【0174】
また、図10(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機材料からなる層間絶縁膜421を形成し、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、さらにその上に塗布法により有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、または無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)からなる層間絶縁膜422を形成し、その後エッチングを行ってコンタクトホールを形成してもよい。また、層間絶縁膜を積層した後、樹脂からなる層間絶縁膜422のみをエッチングした後、さらにレジストからなるマスクを用いて無機材料からなる層間絶縁膜421、20およびゲート絶縁膜15をエッチングしてコンタクトホールを形成してもよい。
【0175】
次いで、各不純物領域に達する配線または電極1123〜1127を形成すればよい。以降の工程は、実施例4に従ってEL層1131、第2の電極1132などを形成すると、図10(B)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0176】
また、本発明は図9および図10に示すTFT構造に限定されず、図11(A)に示すように、画素部のスイッチング用TFT70にゲート電極と重なる不純物領域がない構造としてもよい。
【0177】
図11(A)に示すTFTの作製方法は、実施例1の図5(A)に関する記載に従って形成すればよいのでここでは詳細な説明は省略する。なお、図11(A)では、図1や図2や図5(A)や図9(A)と同一である部分は同じ符号を用いている。
【0178】
また、ゲート電極を単層としてもよく、図11(B)に示すようなTFT構造としてもよい。図11(B)に示す構造を得る場合には、ゲート電極を形成する前に、レジストからなるマスクによってn型またはp型の導電型を付与する不純物元素のドーピングを行って低濃度不純物領域12c、13c、14cを適宜形成し、ゲート電極516〜518、および電極519を形成した後、自己整合的、またはレジストからなるマスクを用いてドーピングを行って高濃度不純物領域13b、14b、12bを形成すればよい。なお、図11(B)において、図1(B)や図5(B)や図9(A)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0179】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0180】
[実施例6]
本実施例では、上面出射型である実施例5とは異なる例を図14に示す。
【0181】
図14ではアクティブマトリクス型発光装置を下面出射型とし、ある一方向に取り出す発光量を増加させる構造とした発光装置およびその作製方法を以下に説明する。
【0182】
本実施例は、透明導電膜、または透光性を有する薄い金属膜からなる第1の電極1336aを形成し、該第1の電極とTFTとを接続する配線1336b、1336c、または前記第1の電極のまわりに配置される配線1334を形成する。
第1の電極の周辺に設ける配線を形成する際、ドライエッチングまたはウエットエッチング条件を適宜、調節して、これらの配線1334の断面形状を図14に示すように逆テーパー形状とする。配線1334、1336bの傾斜面の角度(傾斜角度、テーパー角度)は、基板面に対して120°を超え、160°未満とし、後に形成する有機化合物を含む層からの発光を反射させる。
【0183】
本実施例の構造は、第1の電極の周辺に設ける配線1334、1336bの斜面で横方向の発光を反射または集光させて、ある一方向(第1の電極を通過する方向)に取り出す発光量を増加させるものである。
【0184】
前記逆テーパー形状の配線1334と、第1の電極の端部1336aとを覆う絶縁物(バンク、隔壁と呼ばれる)1337を塗布法による有機材料または無機材料で形成し、第1の電極上には有機化合物を含む層1338、および第2の電極1339を形成して発光素子を完成させる。
【0185】
従って、斜面を有する配線1334または電極1336b、1336cは、光を反射する金属、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすることが好ましい。また、接続電極の上層である1336cは、接続電極の下層である1336bの酸化防止、腐食防止、またはヒロック等の発生を防止する材料、代表的には窒化金属(TiN、WNなど)が好ましく、膜厚20〜100nmの範囲とすればよい。また、斜面を有する配線または電極を3層構造としてもよく、ドレイン領域1332に接してシリコンとのオーミック接触が形成可能な材料(代表的にはチタン)を膜厚10〜100nmの範囲で形成してもよい。
【0186】
図14中、1330は絶縁表面を有する基板、1331は下地絶縁膜、1332はソース領域またはドレイン領域、1333はゲート絶縁膜、1335は、有機材料または無機材料(塗布シリコン酸化膜、PSG(リン添加ガラス、BPSG(ボロンとリンを添加したガラス)などを含む)からなる層間絶縁膜、1338は有機化合物を含む層、1339は仕事関数の小さい金属(MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜)を含む薄膜と、その上に導電膜(ここではアルミニウム膜)を形成した第2の電極である。
【0187】
また、第1の電極1336aは、透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を用いる。或いは、第1の電極1336aは、仕事関数の大きい金属材料(TiN、Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn)の薄膜、例えば膜厚10〜100nmの範囲で透光性を有する金属薄膜を用いればよい。
【0188】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至5のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0189】
[実施例7]
本実施例では、層間絶縁膜をさらに1層追加することによって、第1の電極と、接続電極とを異なる層に設ける例を図15を用いて説明する。なお、簡略化のため、図1(B)に示す断面構造を得る手順と異なる点のみを説明する。なお、図15(A)および図15(B)では、図1と同一である部分は同じ符号を用いている。
【0190】
まず、実施例1に従って、層間絶縁膜20、21、22にコンタクトホールを形成する。次いで、Al、Ti、Mo、Wなどを用いて電極23、1424、25〜27、具体的にはソース配線、電源供給線、引き出し電極、容量配線、及び接続電極などを形成する。
【0191】
次いで、層間絶縁膜1431を形成する。層間絶縁膜1431としては、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、スパッタ法やCVD法や塗布法による無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、またはこれらの積層などを用いることができる。
【0192】
本実施例では塗布法によりポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、上端部に曲面を有する層間絶縁膜1431とする。なお、ここでは図示しないが、層間絶縁膜1431を覆ってRF電源を用いたスパッタ法で無機絶縁膜、例えば窒化珪素膜を20nm〜50nmの膜厚で形成してもよい。
【0193】
次いで、第1の電極1428aを形成する。本実施例では、第1の電極1428aはEL素子の陽極として機能させるため、仕事関数の大きい透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)とする。また、第1の電極1428aとして、仕事関数の大きい金属材料を用いることもできる。
【0194】
なお、EL素子の発光を第2の電極1432に通過させる上面出射型とする場合には第2の電極1432は透光性を有するように材料および膜厚を適宜設定すればよい。また、EL素子の発光を第1の電極1428aに通過させる下面出射型とする場合には第1の電極1428aは透光性を有するように材料および膜厚を適宜設定すればよい。また、下面出射型とする場合には層間絶縁膜1431、21も透明な材料を用いることが望ましい。
【0195】
また、第1の電極1428aの表面を平坦化するため、CMPなどの平坦化処理を第1の電極1428aの形成後、または後に形成される絶縁物1430の形成後に行ってもよい。CMP処理を行う場合には、密着性を向上させるために無機絶縁膜(図示しない)を層間絶縁膜1431上に設けることが好ましい。
【0196】
次いで、第1の電極1428aの端部を覆うように両端にバンクとよばれる絶縁物1430を形成する。バンク1430は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物1430として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図15(A)に示す形状のバンクを形成する。
【0197】
次いで、両端がバンクで覆われている第1の電極1428a上にEL層31および第2の電極(EL素子の陰極)1432を形成する。仕事関数の小さい金属(MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜)を含む薄膜と、その上に薄い導電膜(ここではアルミニウム膜)とを蒸着して積層する。この積層膜は、発光を通過するのに十分な薄さを有しており、本実施例では陰極として機能させる。また、薄い導電膜に代えて、透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を用いてもよい。
【0198】
こうして得られる発光素子は、第1の電極1428aと第2の電極1432の材料を適宜選択することによって上面出射型または下面出射型とすることができる。以降の工程は、実施例1に従い、図15(A)に示す断面構造を有する発光装置が作製できる。
【0199】
なお、端子部においては、ゲート電極と同時に形成された電極19a、19b上に、第1の電極1428aと同時に形成された電極1428bが設けられ、その上にFPC6が貼り付けられている。
【0200】
また、図15(B)に示すように、層間絶縁膜20上に無機絶縁膜からなる層間絶縁膜621を形成した後、有機樹脂からなる層間絶縁膜622を形成してもよい。ここでは、層間絶縁膜20として、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した後、RF電源を用いたスパッタ法により20〜50nmの窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜621を積層し、その後で熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。次いで、ゲート絶縁膜15、層間絶縁膜20、621を除去して、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成した後、感光性の有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜622を形成する。塗布法によりポジ型の感光性アクリル樹脂膜を形成し、上端部に曲面を有する層間絶縁膜622とすればよい。
【0201】
また、これらの層間絶縁膜20、621、622の形成やコンタクトホールの形成や水素化の順序は特に限定されず、例えば、層間絶縁膜20の成膜後に水素化を行ってから層間絶縁膜621を形成してもよい。なお、図15(B)において、図1(B)や図15(A)と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0202】
また、本実施例では、層間絶縁膜21、1431、および絶縁物1430は感光性の有機樹脂を用い、全て上端部に曲面を有する形状とした例を示したが、特に限定されず、いずれか一層を無機絶縁膜で形成してもよいし、いずれか一層を非感光性の有機樹脂を用いて上端部がテーパーとなっている形状としてもよい。
EL成膜の前処理として洗浄する際、絶縁物1430の端部をテーパー形状とすることで異物(ゴミなど)が裾部に残存することを防ぐことができる。
【0203】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至6のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0204】
[実施例8]
本実施例は、実施例4と一部異なる例を図16に示す。なお、簡略化のため、図1(B)と同一である箇所は同一の符号を用いている。
【0205】
本実施例では、層間絶縁膜20、ゲート絶縁膜15にコンタクトホールを形成した後、ソース領域またはドレイン領域12bの一方に接続する配線、または駆動回路におけるTFTのソース電極またはドレイン電極1525、1526、1527を形成する例である。これらの電極を形成した後、層間絶縁膜1521を形成し、ソース領域またはドレイン領域12bに達するコンタクトホールを形成する。次いで、実施例1に従って、ソース領域またはドレイン領域12bに接する第1の電極を形成し、該第1の電極の端部を覆う絶縁物(バンク、隔壁と呼ばれる)1530を形成した後、該絶縁物1530をマスクとして自己整合的にエッチングを行い、該絶縁物の一部をエッチングするとともに第1の電極1524bの中央部を薄くエッチングして端部に段差を形成する。
【0206】
本実施例では、第1の電極1524bと、配線1525〜1527とを異なる層に形成することができるため、第1の電極1524bの平面における面積を大きくすることが可能であり、さらに集積化も可能である。
【0207】
本実施例は、上面出射型とすることが好ましく、画素の上面図(および等価回路)の一例を図18に示す。図18に示す画素構造の詳細な説明は、特願2001−289983号を参照すればよい。各画素はそれぞれ、電流源回路と、スイッチ部と、発光素子とを有する。発光素子と、電流源回路と、スイッチ部とは、電源基準線と、電源線の間に直列に接続されている。デジタルの映像信号を用いることによって、スイッチ部のオン・オフを切り替える。また、電流源回路を流れる一定電流の大きさは、画素外部より入力される制御信号によって定められる。スイッチ部がオン状態の場合は、発光素子には、電流源回路によって定まる一定電流が流れ発光する。スイッチ部がオフ状態の場合、発光素子には、電流が流れず発光しない。このように、スイッチ部のオン・オフを映像信号によって制御し、階調を表現する。図18に示す構造とすることによって、発光素子を、劣化等による電流特性の変化によらず一定の輝度で発光させることが可能で、且つ、各画素への信号の書き込み速度が速く、正確な階調が表現可能で、また、低コストで、小型化可能な表示装置とすることができる。
【0208】
図18において、1851は信号線、1852は選択ゲート線、1853は電流線、1854は電源線、1855は消去ゲート線、1856は電流ゲート線、1857は選択トランシ゛スタ、1858は駆動トランシ゛スタ、1859はビデオ用Cs、1860は消去トランシ゛スタ、1861は電流源トランシ゛スタ、1862は入力トランシ゛スタ、1863は保持トランシ゛スタ、1864は電流源用Cs、1865は発光素子である。
【0209】
図18では、駆動トランジスタをpチャネル型トランジスタとし、選択トランジスタ及び消去トランジスタをnチャネル型トランジスタとするが、この構成に限定されない。選択トランジスタ、駆動トランジスタ、消去トランジスタは、それぞれnチャネル型トランジスタでもpチャネル型トランジスタでもどちらでもかまわない。
【0210】
選択トランジスタ1857のゲート電極は、選択ゲート線1852に接続されている。選択トランジスタのソース端子とドレイン端子は、一方は信号線1851に接続され、もう一方は、駆動トランジスタ1858のゲート電極に接続されている。駆動トランジスタのソース端子とドレイン端子の一方は発光素子1865端子に接続される。もう一方は、消去用トランジスタ1860に接続される。
ビデオ用Cs1859の一方の電極は、駆動トランジスタのゲート電極に接続され、もう一方の電極は、電源線1854に接続されている。消去トランジスタのソース端子とドレイン端子は、一方は電源線トランジスタ1861と入力トランジスタに接続され、もう一方は、駆動トランジスタ1858に接続されている。消去トランジスタ1860のゲート電極は、消去ゲート線1855に接続されている。
【0211】
なお、消去トランジスタ1860のソース端子及びドレイン端子は、上記接続構造に限定されない。消去トランジスタをオンの状態とすることによって、保持容量に保持された電荷が放出されるような、様々な接続構造とすることが可能である。
【0212】
また、本発明は図16に示すTFT構造に限定されず、図17(A)に示すように、画素部のスイッチング用TFT70にゲート電極と重なる不純物領域がない構造としてもよい。
【0213】
なお、図17(A)に示すTFTの作製手順は、図5(A)の作製方法を参照すればよいので、ここでは詳細な説明は省略する。なお、図17(A)において、図2や図5(A)や図16と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0214】
また、ゲート電極を単層としてもよく、図17(B)に示すようなTFT構造としてもよい。図17(B)に示す構造を得る場合には、ゲート電極を形成する前に、レジストからなるマスクによってn型またはp型の導電型を付与する不純物元素のドーピングを行って低濃度不純物領域12c、13c、14cを適宜形成し、ゲート電極516〜518、および電極519を形成した後、自己整合的、またはレジストからなるマスクを用いてドーピングを行って高濃度不純物領域13b、14b、12bを形成すればよい。なお、図17(B)において、図1(B)や図5(B)や図16と同一である箇所は同じ符号を用いた。
【0215】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至7のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0216】
[実施例9]
以下に、白色発光素子とカラーフィルターを組み合わせた方法(以下、カラーフィルター法とよぶ)について図20により説明する。
【0217】
カラーフィルター法は、白色発光を示す有機化合物膜を有する発光素子を形成し、得られた白色発光をカラーフィルターに通すことで赤、緑、青の発光を得るという方式である。
【0218】
白色発光を得るためには、様々な方法があるが、ここでは塗布により形成可能な高分子材料からなる発光層を用いる場合について説明する。この場合、発光層となる高分子材料への色素ドーピングは溶液調整で行うことができ、複数の色素をドーピングする共蒸着を行う蒸着法に比べて極めて容易に得ることができる。
【0219】
具体的には、仕事関数の大きい金属(Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、In)からなる陽極上に、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成した後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成した後、仕事関数の小さい金属(Li、Mg、Cs)を含む薄膜と、その上に積層した透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層からなる陰極を形成する。なお、PEDOT/PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない。従って、PVKをその上から塗布する場合にも、再溶解する心配はない。また、PEDOT/PSSとPVKは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを使用しないことが好ましい。
【0220】
また、上記例では有機化合物層を積層とした例を示したが、有機化合物層を単層とすることもできる。例えば、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。
【0221】
なお、有機化合物膜は、陽極と陰極の間に形成されており、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子が有機化合物膜において再結合することにより、有機化合物膜において、白色発光が得られる。
【0222】
また、赤色発光する有機化合物膜や緑色発光する有機化合物膜や青色発光する有機化合物膜を適宜選択し、重ねて混色させることによって全体として白色発光を得ることも可能である。
【0223】
以上により形成される有機化合物膜は、全体として白色発光を得ることができる。
【0224】
上記有機化合物膜が白色発光する方向に赤色発光以外を吸収する着色層(R)、緑色発光以外を吸収する着色層(G)、青色発光以外を吸収する着色層(B)をそれぞれ設けたカラーフィルタを形成することにより、発光素子からの白色発光をそれぞれ分離して、赤色発光、緑色発光、青色発光として得ることができる。また、アクティブマトリクス型の場合には、基板とカラーフィルターの間にTFTが形成される構造となる。
【0225】
また、着色層(R,G,B)には、最も単純なストライプパターンをはじめとして、斜めモザイク配列、三角モザイク配列、RGBG四画素配列、もしくはRGBW四画素配列などを用いることができる。
【0226】
カラーフィルターを構成する着色層は、顔料を分散した有機感光材料からなるカラーレジストを用いて形成される。なお、白色発光の色度座標は(x,y)=(0.34、0.35)である。白色発光とカラーフィルターを組み合わせれば、フルカラーとしての色再現性は十分確保することができる。
【0227】
なお、この場合には、得られる発光色が異なっていても、すべて白色発光を示す有機化合物膜で形成されていることから、発光色ごとに有機化合物膜を塗り分けて形成する必要がない。また、鏡面反射を防ぐ円偏光板も特に必要ないものとすることができる。
【0228】
次に青色発光性の有機化合物膜を有する青色発光素子と蛍光性の色変換層を組み合わせることにより実現されるCCM法(color changing mediums)について図20(B)により説明する。
【0229】
CCM法は、青色発光素子から出射された青色発光で蛍光性の色変換層を励起し、それぞれの色変換層で色変換を行う。具体的には色変換層で青色から赤色への変換(B→R)、色変換層で青色から緑色への変換(B→G)、色変換層で青色から青色への変換(B→B)(なお、青色から青色への変換は行わなくても良い。)を行い、赤色、緑色及び青色の発光を得るというものである。CCM法の場合にも、アクティブマトリクス型の場合には、基板と色変換層の間にTFTが形成される構造となる。
【0230】
なお、この場合にも有機化合物膜を塗り分けて形成する必要がない。また、鏡面反射を防ぐ円偏光板も特に必要ないものとすることができる。
【0231】
また、CCM法を用いる場合には、色変換層が蛍光性であるため外光により励起され、コントラストを低下させる問題があるので、図20(C)に示したようにカラーフィルターを装着するなどしてコントラストを上げるようにすると良い。
【0232】
また、本実施例は、実施の形態、または実施例1乃至8のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0233】
[実施例10]
本発明を実施することによってEL素子を有するモジュール(アクティブマトリクス型ELモジュール)を組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【0234】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図21、図22に示す。
【0235】
図21(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示部2003、キーボード2004等を含む。
【0236】
図21(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106等を含む。
【0237】
図21(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む。
【0238】
図21(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2301、表示部2302、アーム部2303等を含む。
【0239】
図21(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【0240】
図21(F)はデジタルカメラであり、本体2501、表示部2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。
【0241】
図22(A)は携帯電話であり、本体2901、音声出力部2902、音声入力部2903、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)2907等を含む。
【0242】
図22(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。
【0243】
図22(C)はディスプレイであり、本体3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
【0244】
ちなみに図22(C)に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば5〜20インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が1mのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
【0245】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態、実施例1乃至9のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0246】
【発明の効果】
本発明により、信頼性の高いアクティブマトリクス型発光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光装置の上面図と、駆動回路と画素部の断面を示す図である。(実施の形態、実施例1)
【図2】画素部と接続領域の断面を示す図である。(実施の形態、実施例1)
【図3】実施例1を示す断面図である。
【図4】実施例2を示す断面図である。
【図5】実施例1を示す断面図である。
【図6】実施例3を示す断面図である。
【図7】実施例3を示す断面図である。
【図8】実施例3を示す断面図である。
【図9】実施例4を示す断面構造である。
【図10】実施例5を示す断面構造である。
【図11】実施例5を示す断面構造である。
【図12】画素の一部の断面を示す図である。(実施例4)
【図13】作製工程を示す図である。(実施例4)
【図14】実施例6を示す断面構造である。
【図15】実施例7を示す断面構造である。
【図16】実施例8を示す断面構造である。
【図17】実施例8を示す断面構造である。
【図18】画素の上面図および等価回路を示す図である。(実施例8)
【図19】TEM観察写真を示す図である。(実施例4)
【図20】実施例9を示す図である。
【図21】電子機器の一例を示す図。(実施例10)
【図22】電子機器の一例を示す図。(実施例10)
Claims (19)
- 絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、有機絶縁膜と該有機絶縁膜を覆う無機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と前記有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機絶縁膜の上端部に沿って前記無機絶縁膜は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有していることを特徴とする発光装置。 - 絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機樹脂膜の上端部は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有していることを特徴とする発光装置。 - 請求項1または請求項2において、前記画素部は、第1の電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを有し、該薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域に接する配線は、前記第1の電極の一部と接して前記第1の電極上に設けられていることを特徴とする発光装置。
- 請求項1または請求項2において、前記画素部は、第1の電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを有し、前記第1の電極は、前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域に接する配線の一部と接して該配線上に設けられていることを特徴とする発光装置。
- 絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、有機絶縁膜と該有機絶縁膜を覆う無機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と前記有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機絶縁膜の上端部に沿って前記無機絶縁膜は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第1の電極の端部に有し、該傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射することを特徴とする発光装置。 - 絶縁表面を有する第1の基板と第2の基板との間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部と、複数の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有する発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層からなる層間絶縁膜で覆われており、
前記層間絶縁膜の開口において、前記無機絶縁膜の側面と有機絶縁膜の側面とで段差を有し、
前記有機樹脂膜の上端部は、曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、絶縁物で端部が覆われており、該絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有し、
前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第1の電極の端部に有し、該傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射することを特徴とする発光装置。 - 請求項5または請求項6において、前記第1の電極は、前記第1の電極の中央部に向かう傾斜面を有し、その傾斜角度は、30°を超え、70°未満であることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至7のいずれか一において、前記第1の電極の端部を覆う絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至8のいずれか一において、前記有機化合物を含む層は、赤色発光する材料、緑色発光する材料、もしくは青色発光する材料であることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至8のいずれか一において、前記有機化合物を含む層は白色発光する材料であり、第1の基板または第2の基板に設けられたカラーフィルタと組み合わせたことを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至8のいずれか一において、前記有機化合物を含む層は単色発光する材料であり、第1の基板または第2の基板に設けられた色変換層または着色層と組み合わせたことを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至11のいずれか一において、前記発光装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、DVDプレーヤー、電子遊技機器、または携帯情報端末であることを特徴とする発光装置。
- 絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域を覆う無機絶縁膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した後、有機絶縁膜を形成し、該有機絶縁膜をエッチングして再びソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域と接続する接続電極を形成する工程と、
前記接続電極と接する第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物の側面および第1の電極に接する有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜と窒化珪素膜との積層からなる無機絶縁膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記無機絶縁膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記酸化窒化珪素膜上にスパッタ法で窒化珪素膜を形成する工程と、
前記酸化窒化珪素膜および前記窒化珪素膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、該第1の電極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する第2の電極とを有する発光素子とを有する発光装置の作製方法であって、
前記薄膜トランジスタを覆う酸化窒化珪素膜を形成した後、水素化処理を行う工程と、
前記酸化窒化珪素膜をエッチングしてソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する電極を形成する工程と、
前記電極及び前記酸化窒化珪素膜上にスパッタ法で窒化珪素膜を形成する工程と、
前記窒化珪素膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜および前記窒化珪素膜をエッチングして前記電極に達するコンタクトホールと、ソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールとを形成する工程と、
前記ソース領域またはドレイン領域と接続する金属層の積層からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第1の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第1の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第2の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項13乃至16のいずれか一において、前記第1の電極は発光素子の陽極、或いは陰極であることを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項13乃至17のいずれか一において、前記有機絶縁膜は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項13乃至18のいずれか一において、前記第1の電極の端部を覆う絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、0.2μm〜3μmであることを特徴とする発光装置の作製方法。
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